EP A2 (19) (11) EP A2 (12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG. (43) Veröffentlichungstag: Patentblatt 2012/30

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1 (19) (12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG (11) EP A2 (43) Veröffentlichungstag: Patentblatt 2012/30 (21) Anmeldenummer: (51) Int Cl.: H02K 1/14 ( ) H02K 15/095 ( ) H02K 15/06 ( ) (22) Anmeldetag: (84) Benannte Vertragsstaaten: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR Benannte Erstreckungsstaaten: BA ME (30) Priorität: DE (71) Anmelder: WILO SE Dortmund (DE) (72) Erfinder: Strelow, Günter Bochum (DE) Materne, Thomas Lüdinghausen (DE) (74) Vertreter: Cohausz Hannig Borkowski Wißgott Patent- und Rechtsanwaltskanzlei Schumannstrasse Düsseldorf (DE) (54) Fertigung eines Elektromotorenstators (57) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen eines Stators eines Elektromotors, wobei der Stator Polstege aufweist, auf denen Wicklungsträger sitzen und die Polstege als Teil des äußeren metallenen Rückschlussrings mit diesem formschlüssig verbunden sind, wobei der Stator in einzelne Statorsegmente aufgeteilt wird, die jeweils einen Polsteg mit einem Wicklungsträger und ein mit dem Polsteg verbundenes Rückschlussringsegment aufweisen, und dass ein Wicklungsträger bewickelt wird, während er mit seinem Statorsegment vom übrigen Stator getrennt angeordnet ist. EP A2 Printed by Jouve, PARIS (FR)

2 1 EP A2 2 Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen eines Stators eines Elektromotors, wobei der Stator Polstege aufweist, auf denen Wicklungsträger sitzen und die Polstege als Teil des äußeren metallenen Rückschlussrings mit diesem formschlüssig verbunden sind. [0002] Es sind die unterschiedlichsten Verfahren zum Herstellen eines Stators bekannt. So ist es beispielsweise aus dem europäischen Patent B1 bekannt, Wicklungsträger über Scharniere am Rand eines Trägerelements anzulenken und nach dem Bewickeln in die endgültige Stellung umzuklappen. Danach wird der Rückschlussring auf die fertigen Wicklungsträger aufgeschoben, so dass ein weiterer Arbeitsschritt erforderlich ist. [0003] Aufgabe der Erfindung ist es, die automatische Herstellung und Montage eines Stators einer elektrischen Maschine zu vereinfachen, die Fehlerhäufigkeit zu verringern und hierbei unterschiedlichste Baugrößen fertigen zu können. [0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stator in einzelne Statorsegmente aufgeteilt wird, die jeweils einen Polsteg mit einem Wicklungsträger und ein mit dem Polsteg verbundenes Rückschlussringsegment aufweisen, und dass ein Wicklungsträger bewickelt wird, während er mit seinem Statorsegment vom übrigen Stator getrennt angeordnet ist. [0005] Eine solche Segmentierung des Stators führt zur Reduzierung des Statorverschnittes und reduziert damit die Herstellungskosten. Die hohe Stabilität der Wicklungsträger beim Bewickeln ermöglicht eine Maximierung des Füllgrades durch einen maximalen Drahtzug. Eine Vollautomatisierung wird ermöglicht und das Konzept kann auf kleine wie auf große Statoren angewendet werden. Zusätzlich wird das Bewickeln der Spulen mittels eines Flyers ermöglicht, so dass hohe Wikkelbeständigkeiten erreicht werden können. [0006] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Statorsegmente vor ihrem Bewickeln zu einer Segmentkette aufgestellt werden und nacheinander mindestens ein Statorsegment aus der Segmentkette entnommen, bewickelt und nach dem Bewickeln sofort oder nach einer Zwischenlagerung in den Stator gesetzt wird. Dies führt zu einer weiteren Vereinfachung und Beschleunigung des automatischen Herstellungsverfahrens. [0007] Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren besteht darin, dass der Stator in einzelne Statorsegmente aufgeteilt wird, die jeweils einen Polsteg mit einem Wicklungsträger und ein mit dem Polsteg verbundenes Rückschlussringsegment aufweisen, und dass die Statorsegmente vor ihrem Bewickeln an dem insbesondere aus Kunststoff bestehenden stirnseitigen Anschlussring derart befestigt insbesondere angelenkt werden, dass sie mit ihren Polstegen nach außen weisen, in dieser Stellung bewickelt und danach nach innen umgeklappt werden. Von Vorteil ist auch, wenn die Statorsegmente aufgrund seitlicher Vor- und Rücksprünge formschlüssig ineinander greifen und sich gegenseitig in der Endpositon halten. [0008] Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 Figur 2 Figur 3 Figur 4 Figur 5 Figur 6 Figur 7 eine stirnseitige Ansicht des Stators mit fünf befestigten Statorsegmenten und einem abgehobenen Statorsegment, einen Stator mit einem Statorsegment im noch abgehobenen Zustand, eine Kette von Statorsegmenten, einen Stator mit einem befestigten Statorsegment und einem Statorsegment im noch abgehobenen Zustand, eine Kette von Statorsegmenten, eine perspektivische Ansicht eines Stators mit angelenkten, nach außen geklappten Statorsegmenten, den Stator mit nach innen geklappten Statorsegmenten. [0009] Der Stator 1 eines Elektromotors weist mehrere Polschuhe auf, die ringförmig angeordnet sind. Jeder Polschuh besitzt ein inneres Jochsegment 2, an dem radial mittig nach außen hin ein Polsteg angeformt ist. Die inneren Jochsegmente 2 aller Polschuhe bilden mit ihrer konkaven Innenfläche 3 den Innenraum 4, in dem der Rotor sich dreht. [0010] Die Polschuhe bilden damit einen sternförmigen Polschuhring mit den radial nach außen weisenden Polstegen. Auf jedem Polsteg ist ein Kunststoff-Wicklungsträger 5 gelagert, der mit einem isolierten Draht bewickelt ist, der die Wicklung bildet. [0011] Der Polschuhring ist von einem Rückschlussring 6 umgeben, der, wie auch die Polschuhe, aus übereinander angeordneten Blechen zusammengesetzt ist. Der gesamte Stator 1 ist in einzelne, sektorförmige Segmente aufgeteilt, wobei jedes Statorsegment 7 einen Polsteg mit Jochsegment, einen Wicklungsträger mit Wicklung und ein äußeres Rückschlussringsegment 6a aufweisen. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist damit der Stator 1 in sechs gleich große Statorsegmente aufgeteilt, die sich jeweils über 60 erstrecken. Somit ist der Rückflussring 6 nicht ein zusammenhängender Ring, sondern besteht aus sechs einzelnen Rückschlussringsegmenten 6a (bzw. Rückschlussringsektoren). [0012] In gleicher Weise ist der gesamte Stator 1 aus sechs einzelnen, sektorförmigen Statorsegmenten 7 zu- 2

3 3 EP A sammengesetzt, so dass jedes einzelne Statorsegment 7 radial herausgenommen und in diesem, vom Stator getrennten Zustand bewickelt werden kann. Nach dem Bewickeln wird dann das Statorsegment in den Stator radial zurückgeschoben. [0013] Im eingeschobenen Zustand wird jedes Statorsegment 7 am kopfseitigen Anschlussring 8 rastend gehalten. Hierzu weist der aus Kunststoff bestehende koaxiale Anschlussring 8 eine außenseitig angeformte Kunststoffklammer 9 auf, in die ein am Wicklungsträger vorstehender Vorsprung 10 einrastet. [0014] Statt einer rastenden Halterung werden die einzelnen Statorsegmente 7 alternativ in der Endposition durch die Fertigungseinrichtung solange gehalten, bis der Stator über das anschließende Einpressen in das Motorgehäuse oder durch Umspritzen mit Kunststoff seine endgültige Form beibehält. [0015] Zum Bewickeln der Wicklungsträger 5 werden somit die Statorsegmente 7 einschließlich des Rückschlussringsegmentes 6a von dem Stator 1 getrennt und in der getrennten Stellung bewickelt und danach wieder eingesetzt. Stattdessen können aber auch die Statorsegmente 7 nicht erst unbewickelt zum Stator zusammengesetzt werden, sondern sie werden erst einer nach dem anderen bewickelt und nach dem Bewickeln nacheinander zum Stator zusammengesetzt. [0016] Ein solches Verfahren ist in den Figuren 2 bis 5 dargestellt, wobei als eine weitere Alternative die einzelnen Statorsegmente im unbewickelten Zustand zu einer Segmentkette 11 zusammengestellt werden. Hierbei wird ein Statorsegment nach dem anderen aus der Segmentkette entnommen, bewickelt und nach dem Bewikkeln sofort oder nach einer Zwischenlagerung in den Stator gesetzt. Hierbei wird bei einer automatischen Fertigung der Stator bzw. der Anschlussring nach dem Aufsetzen eines Statorsegmentes 7 jeweils gedreht, um eine Stelle freizugeben, auf der das nächste Statorsegment gesetzt wird. [0017] Die Statorsegmente 7 insbesondere deren Rückschlussringsegmente und/oder deren Wicklungsträger 5 weisen seitlich ineinander greifende Vor- und Rücksprünge auf, die zahnartig formschlüssig ineinander greifen und damit aufgrund dieser Geometrie sich gegenseitig in der Endposition halten. [0018] Das in den Figuren 6 und 7 dargestellte Verfahren unterscheidet sich von den vorherigen dadurch, dass die Statorsegmente in einer um 180 gedrehten Stellung am Anschlussring 8 befestigt werden, so dass nach dem Aufsetzen aller Statorsegmente deren Jochsegmente 2 nach außen weisen. Hierbei besteht die Befestigung des Statorsegments am Anschlussring aus einem Gelenk 12, wobei die beiden Gelenkteile am Anschlussring und am Statorsegment vorspringend gebildet sind und ineinander rasten und dann so sicher rastend gehalten sind, dass sie das Gelenk bilden. [0019] In dieser in Figur 6 dargestellten Situation mit nach außen gerichteten Statorsegmenten 7 können in dieser Stellung die Statorsegmente bzw. Wicklungsträger 5 bewickelt werden. Nachdem alle Wicklungen erzeugt wurden, werden die Statorsegmente 7 um das Gelenk 5 um 180 Grad nach innen geschwenkt und bilden damit den fertigen Stator wie er in Figur 7 dargestellt ist. Patentansprüche 1. Verfahren zum Fertigen eines Stators (1) eines Elektromotors, wobei der Stator Polstege aufweist, auf denen Wicklungsträger (5) sitzen und die Polstege als Teil des äußeren metallenen Rückschlussrings (6) mit diesem formschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dassderstator(1)in einzelne Statorsegmente (7) aufgeteilt wird, die jeweils einen Polsteg mit einem Wicklungsträger (5) und ein mit dem Polsteg verbundenes Rückschlussringsegment (6a) aufweisen, und dass ein Wicklungsträger (5) bewickelt wird, während er mit seinem Statorsegment (7) vom übrigen Stator (1) getrennt angeordnet ist. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bewickeln das Statorsegment (7) in einem Abstand zum Stator (1) gehalten wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bewickeln das Statorsegment (7) radial aus dem Stator (1) bewegt wird. 4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Bewikkeln das Statorsegment (7) in den Stator (1) zurück bewegt wird. 5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorsegment (7) über eine Rastverbindung (9) an dem stirnseitigen Anschlussring (8) des Stators (1) befestigt ist. 6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorsegmente (7) vor ihrem Bewickeln zu einer Segmentkette (11) aufgestellt werden. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander mindestens ein Statorsegment (7) aus der Segmentkette (11) entnommen, bewikkelt und nach dem Bewickeln sofort oder nach einer Zwischenlagerung in den Stator (1) gesetzt wird. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Segmentkette (11) die Statorsegmente (7) miteinander form- oder stoffschlüssig lösbar verbunden sind. 3

4 5 EP A Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorsegmente (7) vor ihrem Bewickeln in einem Magazin bevorratet sind. 10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Statorsegment (7) im vom Stator (1) radial abgehobenen Zustand in einer Bewicklungsstation bewickelt und danach radial an den Stator (1) in seine endgültige Statorstellung bewegt wird. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anbringen eines bewikkelten Statorsegments (7) der Stator (1) soweit um seine Achse verdreht wird, dass das nächste Statorsegment (7) in die Bewicklungsstation radial zum Stator (1) gebracht, bewickelt und danach in den Stator gesetzt wird. 12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bewickelten Statorsegmente (7), nachdem sie in ihre endgültige Statorposition gebracht wurden, in dieser Position durch die Fertigungseinrichtung gehalten werden und danach durch die anschließende Montage insbesondere durch das Einpressen in das Motorengehäuse oder durch Umspritzen mit Kunststoff ihre endgültige Stellung beibehalten. 13. Verfahren zum Fertigen eines Stators (1) eines Elektromotors, wobei der Stator Polstege aufweist, auf denen Wicklungsträger (5) sitzen und die Polstege mit einem äußeren metallenen Rückschlussring (6) formschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) in einzelne Statorsegmente (7) aufgeteilt wird, die jeweils einen Polsteg mit einem Wicklungsträger (5) und ein mit dem Polsteg verbundenes Rückschlussringsegment (6a) aufweisen, und dass die Statorsegmente (7) vor ihrem Bewickeln an dem insbesondere aus Kunststoff bestehenden stirnseitigen Anschlussring (8) derart befestigt insbesondere angelenkt werden, dass sie mit ihren Polstegen nach außen weisen, in dieser Stellung bewickelt und danach nach innen umgeklappt werden. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Gelenkes vom Kunststoff des Wicklungsträgers (5) und der andere Teil (9) vom Kunststoff des Anschlussringes (8) gebildet wird Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorsegmente (7) aufgrund seitlicher Vor- und Rücksprünge formschlüssig ineinander greifen und sich gegenseitig in der Endpositon halten. 55 4

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9 IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente EP B1 [0002] 9